针对当前模型桨叶的标定夹具设计主要依靠设计人员逐个地手工测量桨叶三维模型尺寸值存在效率低、易出错、设计周期和质量得不到保障等问题,研究了一种主模型驱动的模型桨叶标定夹具变型设计方法。该方法基于复杂网络理论和主模型思想,以标定夹具与模型桨叶间的装夹特征主尺寸绘建尺寸约束网络图,建立尺寸间映射关系,并保存在主模型的属性中,由此构建可驱动变型的夹具变型设计主模型。该主模型以新模型桨叶的装夹特征主尺寸为输入即可快速驱动变型生成新标定夹具。同时,开发模型桨叶标定夹具变型设计系统,验证了该方法可行性。

为提高设计质量和效率,并满足快速变型设计需求,在Creo软件平台支持下,采用自顶向下设计模式,通过骨架模型、关系式、尺寸约束、特征参照等参数化设计方法,实现设计信息从装配体向子装配体传递,再从子装配体向零件传递的过程。结果表明,该设计方法能有效降低设计出错率和工作重复率,尤其在进行系列化设计时,对关键参数信息调整后再进行模型再生,即可高效完成变型设计。

对变型设计中尺寸标注的问题进行了研究。针对尺寸标注与模型之间的相对位置不合理问题以及尺寸标注之间的相对位置不合理问题,建立了尺寸布局规则库、基本单元体规则库及基本单元体参考模型规则库。根据基本单元体规则库、基本单元体参考模型规则库的相关规则信息,采用一种基于基本单元体的尺寸标注调整方法解决尺寸标注与模型之间的相对位置不合理问题;根据尺寸布局规则库的相关规则信息,建立模型变型前尺寸之间的空间位置约束关系,采用一种基于约束的尺寸标注调整方法解决标注与标注之间的相对位置不合理问题。最后,以Solid Works软件为二次开发平台、变速箱输出轴为例验证了该系统标注位置自动调整方法的可行性。

变型设计过程中,设计变更传播雪崩式效应带来设计资源过度消耗,使得设计变更传播风险预测成为变型设计中的关键问题之一。由此提出一种基于小世界网络的设计变更传播风险预测方法。该方法探讨产品开发网络固有特性对设计变更传播风险控制的影响规律,分析产品开发网络中设计变更传播扩散、设计节点依赖性以及设计变更传播强度,进而阐述了设计变更传播最大风险优化机理。通过实例验证了所提方法的可行性,结果表明,该方法能有效预测设计变更传播的脆弱环节,提高变型设计的效率。

为实现液压机产品的大规模定制快速响应设计,提出了一种基于布局模型的产品设计方法。通过构建液压机的产品功能需求模型、运动功能模型和模块结构模型之间的映射,将得到的布局结构实例化,采用有限元和变量化方法进行布局结构的分析和优化,从而得到最优布局模型。分析得到的所有布局模型将作为产品平台的一部分加以存储,以支持产品的大规模定制设计。论述了液压机产品布局模型的拓扑结构和约束信息表达方法。最后给出了基于布局的大规模定制产品的配置和变型设计过程,该过程显示,布局模型的研究与应用可明显提高液压机类机械产品的设计效率。另外,对产品布局模型在大规模定制产品平台开发过程中进行了分析,完善和补充了大规模定制产品平台体系。